光學(xué)玻璃熔煉培訓(xùn)文件

℃12801320℃1280℃1080℃鼓泡6060HZ30HZ加料階段化料階段高攪階段澄清除泡快速降溫通管排料可見，T爐的工藝分為加料階段、化料階段、高速攪拌階段、澄清除泡階段、快速降溫階段、通管排料階段，總時(shí)間約20小時(shí)，計(jì)算升溫的時(shí)間，大約一天熔煉一堝玻璃。加料階段：通常用液相線以上100—200攝氏度的工藝溫度加料5小時(shí)左右完成該過程，其間混合化工原料發(fā)生復(fù)雜的物化反應(yīng)形成玻璃熔液。由于結(jié)構(gòu)決定了攪拌器不能提升且攪拌間隙很小，因此要采用特殊的加料方式避免原料擠壓攪拌器引起變形；化料階段：使用與上一階段相同的溫度0.5—1小時(shí),目的是讓化工原料充分熔化同時(shí)粘度減小，以利攪拌；高速攪拌階段：適當(dāng)降低溫度再保溫進(jìn)行攪拌和鼓泡約5小時(shí)，使整堝玻璃液均勻一致，在該過程結(jié)束前進(jìn)行取樣、折射率測定、校正等操作。澄清出泡階段：在玻璃液靜止?fàn)顟B(tài)下使用不低于上階段的溫度保溫4小時(shí)左右，目的是讓氣泡自由聚集、上浮、逸出；快速降溫階段：用斷電降溫的方式降溫至析晶上限以上的合適溫度再保溫約1小時(shí)，同時(shí)進(jìn)行較快的攪拌，目的是使整堝玻璃液均勻地具有適合成型的粘度；通管排料階段：停止攪拌升出料管溫度至玻璃液溫度以上50—100℃，再加熱出料管管口，玻璃液流出后通過控制出料管溫度得到合適的流量，待通管產(chǎn)生的氣泡由坩堝逸出后重新開始攪拌，整個(gè)過程約4小時(shí)；5.4.1.4T型全鉑單坩堝成型的工藝特點(diǎn)對于容積僅30L的T爐來說，由于溫度、流量、液位等處于不斷變化之中，因此具有隨機(jī)應(yīng)變的工藝特點(diǎn)，也就意味著對操作者技能及經(jīng)驗(yàn)的依賴性較強(qiáng)，實(shí)際操作中不會下達(dá)具體的成型工藝，而是采用專人進(jìn)行操作，當(dāng)然也存在一些大的原則，以下作簡要介紹：

開始階段：由于整個(gè)成型過程只有4小時(shí)，要求操作者作好充分的準(zhǔn)備工作，在玻璃液排出后10分鐘內(nèi)將成型狀態(tài)調(diào)整正常。成型階段：由于成型過程中液位及玻璃液溫度逐漸下降，操作者要連續(xù)觀察流量的變化，逐漸調(diào)整熔爐溫度及牽引速度，保持成型規(guī)格；5.4.1.5T型全鉑單坩堝爐的應(yīng)用與發(fā)展T型爐主要應(yīng)用于稀粘度、侵蝕性強(qiáng)的光學(xué)玻璃牌號的熔煉，包括大部分鑭系玻璃和具有類似性質(zhì)的光學(xué)玻璃，但由于均化能力相對較弱及硅碳棒加熱器的溫度限制，對粘度相對大的鑭系玻璃（一般是含鋇的鑭玻璃）及需要1450℃以上熔煉溫度的玻璃是不適合的。T爐經(jīng)過多年的不斷改進(jìn)，由于斜出料管型穩(wěn)定性、操作性更強(qiáng)，逐漸由直出料管型向斜出料管型發(fā)展。5.4.2L型全鉑單坩堝熔煉5.4.2.1概述L爐可生產(chǎn)的光學(xué)玻璃牌號范圍廣，如K類、ZK類、ZF類、F類、LAK類、LAF類、ZBAF類，ZLAF類等光學(xué)玻璃，也可生產(chǎn)粘度較大的其它光學(xué)玻璃，如TQ1、K561、XIN-50、9856等，因此出料管管徑設(shè)計(jì)范圍寬，可根據(jù)所生產(chǎn)玻璃粘度的大小，出料管直徑可設(shè)計(jì)范圍為?4.5mm至?30mm,最初單坩堝生產(chǎn)玻璃，只有該爐型采用漏料方式，因此被命名為L（漏的聲母）型爐。目前，在L爐及T爐的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，成功改造成了另一種T爐結(jié)構(gòu)，如下“40L斜出料管T爐鉑器示意圖”所示。5.4.2.2L型全鉑單坩堝的結(jié)構(gòu)與功能L爐主要由爐架、爐體、加熱器、套筒、鉑器、攪拌機(jī)、成型機(jī)、牽引爐、動力控制系統(tǒng)組成，其中核心結(jié)構(gòu)是鉑器系統(tǒng)。各部分的功能簡介如下：鉑器系統(tǒng)：作為容器，完成化工原料的熔化，并將熔融液體均化、除泡、排出至成型機(jī)，材料全部采用鉑及鉑合金；套筒：由耐火材料構(gòu)成，多采用剛玉莫萊石，功能是支撐高溫強(qiáng)度差的鉑器系統(tǒng)；加熱器：由數(shù)根硅鉬棒組成，受控加熱爐體內(nèi)空間，使?fàn)t內(nèi)溫度按需要變化；爐體：由高溫耐火磚及非標(biāo)耐火板砌筑而成，功能是利用其良好的絕熱性能減少爐內(nèi)熱能的散失，保證爐外溫度處于安全范圍并能實(shí)現(xiàn)較快的降溫；攪拌機(jī)：主要由鋼件構(gòu)成的懸臂式攪拌機(jī)，功能是帶動攪拌器旋轉(zhuǎn)；成型機(jī)：主要由鋼件構(gòu)成，功能是將高溫熔液急速冷卻為固態(tài)玻璃體并形成需要的形狀；牽引爐：由傳動系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等組成，功能是將玻璃胚料進(jìn)行初退火；爐架：主要由鋼件構(gòu)成，功能是支撐爐體、套筒、攪拌機(jī)、加熱器等；動力控制系統(tǒng)：主要由電器元件構(gòu)成，按需要為加熱器提供電源。以下重點(diǎn)介紹鉑器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能：攪拌器攪拌器40L斜出料管T爐鉑器示意圖65L直出料管L爐鉑器示意圖堝體斜出料管直出料管堝體攪拌器攪拌器40L斜出料管T爐鉑器示意圖65L直出料管L爐鉑器示意圖堝體斜出料管直出料管堝體如上左圖，L爐鉑器主要由攪拌器、堝體、出料管三部分組成。上右圖為65L直出料管L爐鉑器示意圖，上右圖為40L斜出料管T爐鉑器示意圖。65L直出料管L爐采用直管漏料，攪拌器葉片為漿葉式，優(yōu)勢在于容積大，產(chǎn)量高，對生產(chǎn)粘度較大的玻璃，因?yàn)槠鋽嚢杵魅~片為漿葉式，均化效果好，缺點(diǎn)在于對生產(chǎn)低粘度玻璃條紋質(zhì)量不易控制。40L斜出料管T爐參考L爐及T爐進(jìn)行改進(jìn)，目前發(fā)展成40L斜出料管T爐鉑器結(jié)構(gòu)，起到了穩(wěn)定條紋質(zhì)量的效果，同時(shí)也適用于部分粘度極小的光學(xué)玻璃的生產(chǎn)，但是否對生產(chǎn)較高粘度及高粘度玻璃是否實(shí)用，目前還未在該爐型生產(chǎn)過高粘度玻璃，因此還有待進(jìn)一步證實(shí)。攪拌器：由鉑及鉑銠合金構(gòu)成的漿葉式攪拌裝置，在攪拌機(jī)的帶動下翻動玻璃使之均化；出料管：由鉑構(gòu)成的直管狀裝置，在熔煉過程完成后受控地將玻璃液排出進(jìn)行成型過程；5.4.2.3L型全鉑單坩堝熔煉工藝特點(diǎn)首先L型單坩堝爐具有單坩堝爐共同的工藝特點(diǎn)，即間歇式生產(chǎn)方式，其次又與T爐等單坩堝不同，因其攪拌器葉片為漿葉式，均化效果好，不需要鼓泡，加料時(shí)，攪拌器可提升，較以前30L直出料管T爐而言，工藝得以簡化，因采用環(huán)形加熱方式，使熔爐升溫快，又容積較T爐大而熔化粉料面大，對熔煉相同牌號玻璃而言，所使用溫度可比T爐使用溫度低20-30℃，熔煉生產(chǎn)的光學(xué)玻璃，著色度較T爐好，因此對著色度質(zhì)量要求高的光學(xué)玻璃，可考慮在L爐上生產(chǎn)，典型的工藝過程如下圖：1320℃1340℃1150℃60HZ30HZ加料階段化料階段高攪階段澄清除泡快速降溫通管排料1320℃1340℃1150℃60HZ30HZ加料階段化料階段高攪階段澄清除泡快速降溫通管排料上圖說明，L爐的工藝分為加料階段、化料階段、高速攪拌階段、澄清階段、快速降溫階段、通管排料階段，總時(shí)間約26小時(shí)，計(jì)算升溫的時(shí)間，大約28小時(shí)熔煉1堝玻璃。加料階段：通常用液相線以上100—200攝氏度的工藝溫度加料8小時(shí)左右完成該過程，其間混合化工原料發(fā)生復(fù)雜的物化反應(yīng)形成玻璃熔液?；想A段：使用與上一階段相同的溫度1.5—2.5小時(shí),目的是讓化工原料充分熔化同時(shí)粘度減小，以利攪拌；高速攪拌階段：大部分光學(xué)玻璃生產(chǎn)適當(dāng)提高溫度再保溫進(jìn)行攪拌和鼓泡約4-5小時(shí)，使整堝玻璃液均勻一致，在該過程結(jié)束前進(jìn)行取樣、折射率測定、校正等操作。但對粘度大的玻璃，則在攪拌時(shí)，則需要提升攪拌器進(jìn)行表面攪拌，半攪，全攪相結(jié)合的工藝，才能達(dá)到玻璃液均勻一致的效果。澄清出泡階段：在玻璃液靜止?fàn)顟B(tài)下使用不低于上階段的溫度保溫4-5小時(shí)左右，目的是讓氣泡自由聚集、上浮、逸出；但對粘度大的玻璃，采用澄清階段低速攪拌，由于其攪拌器葉片翻滾作用明顯，低速攪拌利于氣泡的上浮和逸出?？焖俳禍仉A段：大部分玻璃用斷電降溫的方式降溫至析晶上限以上的合適溫度再保溫約1小時(shí)，同時(shí)進(jìn)行由快到慢的攪拌，目的是使整堝玻璃液均勻具有適合成型的粘度；但對粘度大的玻璃，則采用4-6小時(shí)的低速攪拌，避免攪拌快產(chǎn)生條紋。通管排料階段：停止攪拌升出料管溫度至玻璃液溫度以上50—100℃，再加熱出料管管口，玻璃液流出后通過控制出料管溫度得到合適的流量，待通管產(chǎn)生的氣泡由坩堝逸出后重新開始攪拌，整個(gè)過程約4-6小時(shí)5.4.2.4L型全鉑單坩堝成型的工藝特點(diǎn)對于容積僅65L的L爐來說，由于溫度、流量、液位等處于不斷變化之中，因此具有隨機(jī)應(yīng)變的工藝特點(diǎn)，也就意味著對操作者技能及經(jīng)驗(yàn)的依賴性較強(qiáng)，實(shí)際操作中不會下達(dá)具體的成型工藝，而是采用專人進(jìn)行操作，當(dāng)然也存在一些大的原則，以下作簡要介紹：開始階段：由于整個(gè)成型過程只有4-6小時(shí)，要求操作者作好充分的準(zhǔn)備工作，在玻璃液排出后10分鐘內(nèi)將成型狀態(tài)調(diào)整正常。成型階段：由于成型過程中液位及玻璃液溫度逐漸下降，操作者要連續(xù)觀察流量的變化，逐漸調(diào)整熔爐溫度及牽引速度，保持成型規(guī)格；5.4.2.5L型全鉑單坩堝爐的應(yīng)用與發(fā)展L型爐不僅應(yīng)用于稀粘度、侵蝕性強(qiáng)的光學(xué)玻璃牌號的熔煉，包括大部分鑭系玻璃和具有類似性質(zhì)的光學(xué)玻璃，也可應(yīng)用于高粘度品種玻璃的生產(chǎn)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，高粘度玻璃的條紋質(zhì)量較低，一般只能達(dá)到C級以下，而低粘度玻璃的條紋質(zhì)量較高，可達(dá)到B級；就低粘度玻璃的成型而言，斜出料管爐型比直出料管爐型好。需要1600℃以上熔煉溫度的玻璃及對含鉛量高的非環(huán)保玻璃是不適合生產(chǎn)的。L爐因可生產(chǎn)玻璃的品種多，有其保留和發(fā)展的價(jià)值，由于其直出料管型條紋質(zhì)量不易控制，其攪拌器葉片結(jié)構(gòu)對粘度大的玻璃均化效果不理想，因此，有待向斜管方式發(fā)展，以及對攪拌器進(jìn)行改進(jìn)，以適用于更廣范圍光學(xué)玻璃的生產(chǎn)。5.4.3全鉑池爐二次連續(xù)熔煉5.4.3.1概述設(shè)計(jì)全鉑池爐的目的主要是為了滿足大批量稀粘度、侵蝕性強(qiáng)的光學(xué)玻璃生產(chǎn)需要。由于和玻璃液接觸部分均用鉑器制作，成本非常高，每臺池爐大約需要鉑金65公斤左右，所以池爐容積相對較?。ㄎ夜灸壳坝?00L/D和300L/D兩種池爐）。2000年第一臺全鉑池爐在奧格公司建成投產(chǎn)，月生產(chǎn)能力約15--20噸，現(xiàn)中試部和奧格公司共有6條全鉑池爐生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達(dá)到了1000噸/年。5.4.3.2全鉑池爐的結(jié)構(gòu)與功能全鉑池爐主要由爐架、爐體、加熱器、套筒、鉑器、攪拌機(jī)、成型機(jī)、牽引爐、動力控制系統(tǒng)組成，其中核心結(jié)構(gòu)是鉑器系統(tǒng)。各部分的功能簡介如下：鉑器系統(tǒng)：作為容器，完成熟料的熔化，并將熔融液體均化、除泡、排出至成型機(jī)，材料全部采用鉑及鉑合金；套筒：由耐火材料構(gòu)成，多采用剛玉莫來石，以保護(hù)鉑器系統(tǒng)不受發(fā)熱體侵蝕及避免鉑器系統(tǒng)在高溫下變形。加熱器：由硅鉬棒和硅碳棒間接加熱，出料管部分采用直接通電加熱，總功率100200KW。爐體：由高溫耐火磚及非標(biāo)耐火板磚砌筑而成，功能是利用其良好的絕熱性能減少爐內(nèi)熱能的散失，保證爐外溫度處于安全范圍并能實(shí)現(xiàn)較快的降溫。攪拌機(jī)：主要由鋼件構(gòu)成的橋式攪拌機(jī)和懸臂式攪拌機(jī)兩種，功能是帶動攪拌器旋轉(zhuǎn)，使玻璃液能充分均化。成型機(jī)：主要由鋼件構(gòu)成，功能是將高溫熔液急速冷卻為固態(tài)玻璃體并形成需要的形狀；牽引爐：由傳動系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等組成，功能是將玻璃胚料進(jìn)行初退火；爐架：主要由鋼件構(gòu)成，功能是支撐爐體、套筒、攪拌機(jī)、加熱器等；動力控制系統(tǒng)：主要由電器元件構(gòu)成，按需要為加熱器提供電源。以下重點(diǎn)介紹鉑器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能：鼓泡管出料池?cái)嚢杵? 出料管加料池澄清池連接管如上圖，全鉑池爐鉑器主要由加料池、澄清池、連接管、出料池、攪拌器和出料管六部分組成。鼓泡管：由鉑構(gòu)成的管狀裝置，將潔凈的空氣或其它氣體導(dǎo)入熔液中，使熔液翻騰，均化熔液；加料池：由前后兩部分組成，有效容積50L。前半部分主要完成熟料的熔化，后半部分主要完成玻璃液的均化。澄清池：由鉑構(gòu)成的容器，有效容積30L。通過高溫使玻璃內(nèi)的大氣泡溢出。連接管：由鉑構(gòu)成的容器，有效容積5L。通過降溫使玻璃內(nèi)的小氣泡被充分吸收。出料池：由鉑構(gòu)成的容器，有效容積10L。調(diào)節(jié)合適的溫度，使玻璃液達(dá)到適合出爐的粘度。攪拌器：由鉑及鉑銠合金構(gòu)成的圓盤式攪拌裝置，在攪拌機(jī)的帶動下旋轉(zhuǎn)切割、翻動玻璃使之均化。出料管：由鉑構(gòu)成的管狀裝置，在熔煉過程完成后，受控地將玻璃液排出進(jìn)行成型過程。5.4.3.3全鉑池爐二次連續(xù)熔煉工藝特點(diǎn)全鉑池爐的工藝分為加料階段、澄清除泡階段、快速降溫階段、均化階段、成型階段。加料階段：全鉑池爐采用傳送皮帶，平穩(wěn)、勻速地將熟料加入加料池內(nèi)；加料溫度比單坩堝直接加粉料的溫度通常低100—150℃；通過前后兩根鼓泡管輔助化料和均化，使玻璃液的常數(shù)穩(wěn)定。澄清出泡階段：通過高溫，使氣泡自由聚集、上浮、溢出；澄清時(shí)間大約2—4小時(shí)。快速降溫階段：通過連接管降溫至析晶上限以上的合適溫度，降溫時(shí)間0.5小時(shí)左右。均化階段：通過攪拌器攪拌、切割，消除玻璃液內(nèi)的條紋，同時(shí)使玻璃液內(nèi)的溫度均勻。5.4.3.4全鉑池爐二次連續(xù)熔煉成型的工藝特點(diǎn)為了使成型處于一個(gè)相對穩(wěn)定的階段，成型中必須恒溫、恒流、恒速。同時(shí)對于低粘度易析晶的玻璃必須定時(shí)清、沖管，以清除管內(nèi)和管口的析晶物，避免條紋的產(chǎn)生。以下作簡要介紹：恒溫：出料管各點(diǎn)的